NO322834B1 - Fortoyningsvinsj samt fremgangsmate for vinsjstyring - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fortøyningsvinsj for et skip, som er utstyrt med en drivinnretning, minst en vinsjtrommel samt et drev koplet til drivinnretningen på vinsjtrommelen, idet drivinnretningen er utformet som en trefase-asynkronmotor, som er forbundet med en omdreiningstallregulering, som er forsynt med en omdreiningstallgiver for er-verdiregistrering av omdreiningstallet, som er anordnet ved drivinnretningen, at en bremseinnretning er anordnet ved drivinnretningen, og at to utenforliggende kantskiver og en innenforliggende kantskive, som adskiller en taulagerdel fra en arbeidsdel, er anordnet ved vinsjtrommelen, for tauføring.

Dessuten vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for drift av en fortøyningsvinsj ombord på et skip, idet det defineres et på forhånd gitt seiltrekk ved en betjeningspult, at det på forhånd gitte seiltrekket holdes av en som trefaseassynkronmotor utformet drivinnretning, som styres via en frekvensomformer med romvisermodulasjonsmetode, og at ved åpnet brems holdes seiltrekket i drivinnretningens stillstand via det genererte elektriske feltet, idet aktiveringen av frekvensomformeren skjer ved hjelp av en romvisermodulasjonsmetode og at avkoplede regulasjonssystemer blir benyttet for et dreiemoments reguleringskrets og en strømreguleringskrets.

Ved lasting eller lossing ved en pir fortøyes skipet ved hjelp av fortøyningsliner ved piren. Et sammenlignbart arbeidsforløp gjennomføres også for eksempel når skipet fortøyes ved en flytedokk for gjennomføring av vedlikeholds- eller overhalingsarbeider. Ved disse operasjonene er det av spesiell viktighet på forhånd å gi skipet en relativt nøyaktig posisjonering. Som forstyrrende elementer opptrer for eksempel strømnings-, vind- og tidevannsinnflytelse ved slike skipsposisjoneringer. Dessuten kan det også fremkalles langsbevegelser av skipet på grunn av gjennomførte lastinger og lossinger.

For å unngå manuell innhaling eller utgivelse av fortøynings-linene ved dypgangs- eller vannstandsforandringer, utstyres fortøyningsvinsj er med konstant strekkautomatikk. Ved dette fastlegges på forhånd de til enhver tid opptredende spenningskreftene og ved en kraftforhøyelse eller en kraftminskning på grunn av forstyrrelser skjer en automatisk lengdekorrektur av linene.

Av tidligere kjent teknikk kan nevnes DK 140211, SE 383726, NO 146319, US 4636962 og GB 2013375.

Førstnevnte publikasjon omhandler en anordning for automatisk bestemmelse av dreiemomentet til en vinsj. De øvrige publikasjoner omhandler utførelsesformer av

fortøyningsvinsj er.

Oppfinnelsen muliggjør til forskjell fra teknikkens stand, måling av tautrekket over elektriske feltstyrker til den aktiverte, ved åpnet bremse stillestående asynkron motor. Teknikkens stand er således ikke i stand til å drive asynkronmotoren ved omdreiningstall null og å måle lasten ved et mekanisk fastpunkt, for eksempel bremseanker.

I prinsippet er det allerede kjent å forsyne slike fortøyningsvinsj er med elektrisk drift. Imidlertid er spesielle dreiemoment- eller trekkraftmåleinnretninger nødvendige for åsikre en funksjonsriktig driftsmåte. Disse elementene forhøyer imidlertid kompleksiteten og dermed anordningens motstand mot forstyrrelser, dessuten gis det ingen optimal utnyttelse av det totale innstillingsområdet som er tilgjengelig.

En oppgave er derfor å konstruere en fortøyningsvinsj av den innledningsvis nevnte art slik at så vel en enklere oppbygning som også et større utnyttbart reguleringsområde sikres.

Denne oppgaven løses ved at drivinnretningen er utformet som en trefaseasynkronmotor, som er forbundet med en omdreiningstallregulering, som er forsynt med en omdreiningstallgiver for er-verdiregistrering av omdreiningstallet, som er anordnet ved drivinnretningen og at en bremseinnretning er anordnet ved drivinnretningen.

En videre oppgave er å optimalisere styringsfremgangsmåten for den innledningsvis nevnte teknikk.

Denne oppgaven løses ved at det defineres et på forhånd gitt seiltrekk ved en betjeningspult, at det på forhånd gitte seiltrekket holdes av en som trefaseasynkronmotor utformet drivinnretning, som styres via en frekvensomformer med romvisermodulasjonsmetode og at ved åpnet brems holdes seiltrekket i drivinnretningens stillstand via det genererte elektriske feltet.

En slik drivinnretning er i stand til å avgi det nominelle momentet i stillstand over et vilkårlig langt tidsrom. Ved dette er det mulig å gjennomføre en svært effektiv lastoverføring fra motor til brems henholdsvis fra bremsen til motoren. Spesielt unngås også svingninger, som kan oppstå ved forsterkninger på grunn av diskontinuerlig styring. Ved den måletekniske registreringen av omdreiningstallet stilles en svært forenklet og forstyrrelsesupåvirkelig konstruksjon til rådighet. Anordningen er følgelig spesielt egnet for pålitelig bruk ved de barske arbeidsbetingelsene ombord i et skip.

En svært nøyaktig omdreiningstall- og posisjonsregistrering er mulig ved at omdreiningstallgiveren er utformet som en inkrementalvinkelgiver.

For å stille en fleksibel styringsmulighet til rådighet foreslås det at en lagerprogrammerbar styring er anordnet for koordinering av drivinnretningen.

En oppdeling av oppspolingstrommelen for sikring av samme virksomme vinkelradius realiseres ved at to utenforliggende kantskiver og en innenforliggende kantskive, som skiller en taulagringsdel fra en arbeidsdel, er anordnet på oppspolingstrommelen for tauføring.

For gjennomføring av elektrisitetstilførselen foreslås det at det er anordnet en frekvensomformer for styring av drivinnretningen.

Det er spesielt hensiktsmessig at frekvensomformeren oppviser adskilte reguleringer for dreiemoment- og strømreguleringskretsen.

En digital styringsfremgangsmåte, som er enkel å realisere, fastsettes ved at en PC anordnes for parameterisering av frekvensomformeren.

For redusering av den nødvendige driftstiden for drivinnretningen foreslås det at en fastsettelse av bremseinnretningen initialiseres automatisk etter drivinnretningens forhåndsgitte still standsintervall.

For tilpasning til endrede grensebetingelser etter fastsetting av bremsen foreslås det at bremsen løses periodisk for registrering av en virkelig påvirkende last i en på forhånd gitt takt.

For sikring av en nøyaktig posisjonering foreslås det at lastoverføringen fra lamellbremsen til drivinnretningen først gjennomføres når drivinnretningen igjen har bygget opp motorens nominelle moment.

For sikring av utlignede energetiske forhold foreslås det at opptak og reduksjon av den produserte energien ved generatorisk drift styres til en mellomkrets av frekvensomformeren ved bruk av en bremsepulser. Energien kan imidlertid også føres tilbake til nettet.

Fortøyningsvinsj er og fermgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i krav 1 og 5 respektivt angitte trekk.

Foredelaktige utførelsesformer fremgår av de uselvstendige kravene.

I tegningene er det vist skjematiske utførelseseksempler av oppfinnelsen. Der viser: Figur 1 en prinsippfremstilling av fortøyningsvinsj en med drev og drivinnretning, og figur 2 et forenklet koplingsskjema av den elektriske anordningen.

Tilsvarende utførelsesformen i figur 1 er fortøyningsvinsj en 1 forbundet med en drivinnretning 3 via et drev 2. Drivinnretningen 3 er utformet som en trefaseasynkronmotor, som er forsynt med en lamellbrems 4 og en dreietallgiver 5. Dreietallgiveren 5 er utformet som en inkrementalvinkelgiver. Lamellbremsen 4 muliggjør oppbremsing av fortøyningsvinsj en 1 og drivinnretningen 3 via en elektromekanisk kraftbortleder.

Fortøyningsvinsj en 1 er utstyrt med to utenforliggende kantskiver 6 og en innenforliggende kantskive 7. Den innenforliggende kantskiven 7 er utstyrt med en radiell langstrakt åpning, hvis kanter har en slik beskaffenhet at et på fortøyningsvinsj en 1 lagret tau sikkert kan omspoles fra en tau-lagerdel 8 til en arbeidsdel 9. Det samme gjelder for omspolingsprosessen fra arbeidsdel en 9 til taulagerdelen 8. Taulagerdelen 8 adskilles fra arbeidsdelen 9 ved den innenforliggende kantskiven 7. Arbeidsdelen 9 sikrer at vinsj driften under fastleggelse av et taustrekk som skal holdes konstant, kan gjennomføres med konstant virkediameter av trommelen.

Den elektriske oppkoplingen er vist i figur 2. Drivinnretningen 3 er tilsluttet et styreutstyr 11 via en trefaset tilslutningsledning 10. Styreutstyret 11 forsynes av et tre-faset vekselstrømsnett 12. Dreietallgiveren 5 er tilsluttet styreutstyret 11. Styreutstyret 11 koordineres av en styring 13, som for eksempel kan være utformet som en lagerprogrammerbar styring. For forbindelse av styringen 13 med styreutstyret 11 er det anordnet en måleverdioverføring 14 og en skalverdioverføring 15. Måleverdioverføringen 14 skjer fra styreutstyret 11 i retning mot styringen 13 og skal-verdioverføringen 15 fra styringen 13 i retning mot styreutstyret 11. Styringen 13 er dessuten tilsluttet en signaloverføring 16 på en betjeningspult 17. Ved hjelp av betjeningspulten 17 kan manuelle betjeningsinnstillinger overføres til styringen 13.

Styringsutstyret 11 er utformet som en frekvensomformer med romviser-modulasjonsmetode, som styrer drivinnretningen 3 og forsynes av trefasenettet 12. Som trefasenett 12 kan vanlige nett ombord i skipet anvendes.

Et anvendelsesforløp skjer slik at manuelle styreimpulser genereres fra betjeningspulten og de motsvarende signalene formidles via signaloverføringen 16 til styringen 13. Styringen 13 får dessuten er-verdien via mål everdi overføringen 14 for aktuelt omdreiningstall for drivinnretningen 3. Av disse data genereres skal-verdien for frekvensomformeren av styringen 13. I prinsippet er det mulig å regulere vinsj drivinnretningen til et fritt valgbart konstant holdemoment. Dette er et resultat av at drivinnretningen er i stand til å avgi det nominelle momentet i stillstand over et vilkårlig langt tidsrom. Denne egenskapen gjør trefaseasynkronmotoren med frekvensomformer og romviser-modulasjons-metode spesielt egnet til automatisk fortøyningsvinsj drift.

En elektrisk trefaseasynkronmotor lar seg på oversiktlig måte beskrives ved en matematisk modell, slik at det aktuelle virksomme motormomentet, som er proporsjonalt med tautrekket, ved en gitt frekvensomformerkopling også kan beregnes ved stillstand av motorens elektriske tilstandsstørrelser. På grunn av denne matematiske utledbarheten er det ikke nødvendig å gjennomføre mekaniske eller elektromekaniske målinger for bestemmelse av momentet.

I detalj gir således følgende arbeidsforløp seg. Først forhåndsbestemmes tautrekket som skal opprettholdes ved betjeningspulten. Deretter foretas en innstilling av det forhåndsgitte tautrekket på vinsjen ved styring av drivinnretningen 3 via frekvensomformerens dreiemoment og strømreguleringskrets. Ved åpen brems 4 kan tautrekket holdes i stillstand via det oppnådde elektriske felt. Etter at et på forhånd valgt tidsrom er oppnådd for en drivstillstand er det mulig å forutse en automatisk drift av bremsen 4 og deaktivere drivinnretningen 3, for å redusere det nødvendige energiforbruket. I prinsippet er imidlertid også en permanent drift av drivinnretningen 3 tenkbar. Anvender man varianten med automatisk drift av bremsen 4 løses bremsen 4 i en på forhånd gitt takt for overprøving av den til enhver tid faktiske påstående last.

En lastoverføring via drivinnretningen 3 etter en foregående drift av bremsen 4 skjer først når motorens nominelle moment igjen gjenstår og den for dette nødvendige feltoppbygningen er avslått. Et opptak og en reduksjon av den ved generatorisk drift i frekvensomformerens mellomkrets opplagrede energien er mulig ved bruk av en bremsepulser. Motorkarakteristikken er fritt programmerbar. Ved dette kan man ta hensyn til forskjellige tauegenskaper. Dessuten unngår man økning av svingningene i systemet ved svingningsundertrykkelse. Fortøyningsvinsj en 1 og drivinnretningen 3 kan anordnes på skipets frie dekksområde. Det nødvendige koplingsskapet og styreutstyrets 14 frekvensomformer monteres på et nærmest vilkårlig utvalgt sted værbeskyttet under dekket.

Claims (9)

1. Fortøyningsvinsj for et skip som er utstyrt med en drivinnretning, minst en vinsjtrommel samt et drev koplet til drivinnretningen på vinsjtrommelen, idet drivinnretningen er utformet som en trefase-asynkronmotor, som er forbundet med en omdreiningstallregulering, som er forsynt med en omdreiningstallgiver (5) for er-verdiregistrering av omdreiningstallet, som er anordnet ved drivinnretningen (3), at en bremseinnretning (4) er anordnet ved drivinnretningen, og at to utenforliggende kantskiver (6) og en innenforliggende kantskive (7), som adskiller en taulagerdel (8) fra en arbeidsdel (9), er anordnet ved vinsjtrommelen, for tauføring,karakterisertved at en frekvensomformer (11) med romviser-modulering er anordnet for styring av drivinnretningen (3), og at frekvensomformeren oppviser adskilte reguleringer for dreiemoment- og strømreguleringskretsen, idet styringen av frekvensomformeren (11) kan gjennomføres ved hjelp av en romvisermodulering.

2. Fortøyningsvinsj ifølge krav 1,karakterisert vedat omdreiningstallgjveren (5) er utformet som en inkrementalvinkelgiver.

3. Fortøyningsvinsj ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat en som lagerprogrammerbar styring utformet styring (13) er anordnet for koordinering av drivinnretningen (3).

4. Fortøyningsvinsj ifølge ett av kravene 1-3,karakterisert vedat PC er anordnet for parameterisering av frekvensomformeren.

5. Fremgangsmåte for drift av en fortøyningsvinsj ombord i et skip, idet det defineres et på forhånd gitt seiltrekk ved en betjeningspult, at det på forhånd gitte seiltrekket holdes av en som trefaseassynkronmotor utformet drivinnretning, som styres via en frekvensomformer med romviser-modulasjonsmetode, og at ved åpnet brems holdes seiltrekket i drivinnretningens stillstand via det genererte elektriske feltet, idet aktiveringen av frekvensomformeren skjer ved hjelp av en romvisermodulasjonsmetode og at avkoplede regulasjonssystemer blir benyttet for et dreiemoments reguleringskrets og en strømreguleringskrets.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat en fastsettelse av bremseinnretningen initialiseres automatisk etter et på forhånd gitt stillstandsintervall for drivinnretningen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat bremsen løses periodisk for registrering av en virkelig påstående last i en på forhånd gitt takt.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 5-7,karakterisert vedat lastoverføring fra lamellbremsen til drivinnretningen først gjennomføres når drivinnretningen igjen har bygget opp motorens nominelle moment.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 5-8,karakterisert vedat et opptak og en reduksjon av den ved generatorisk drift i frekvensomformerens mellomkrets opplagrede energien styres ved bruk av en bremsepulser.